Преобразователь для ультразвукового расходомера Советский патент 1982 года по МПК G01F1/66 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА

.; ,. , 1 Изобретение относится к измерению расхода веществ.и может быть использовано при разработке образцовых и точных расходомеров. Известны преобразователи расхода ультразвуковых расходомеров с нескол ними каналами, оси которых расположены, на разных расстояниях друг от .друга в одной плоскости, находящейся под определенным углом к оси трубопровода, а акустические головки расходомера соединены последовательно через усилители 1. Однако эти устройства дают значительную погрешность при смене контролируемой среды. Известны также преобразователи, в которых расстояние осей акустических каналов относительно оси трубопровода и их количество определено из (1)ормул Гаусса и Чебышева 23. Однако в устройствах необходимо вводить весовые коэффициенты для каждой пары каналов, что вносит систематическую погрешность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий четыре акустических канала, оси которых поИарно симметричны относительно оси трубопровода и параллельны друг другу, а расстояния между осями симметричных акустических каналов составляют соответственно О, З и 0,86 внутреннего диаметра трубопровода 3. Однако устройство вносит значительную погрешность. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что оси симметричных пар акустических каналов выполнены под yi- лами к оси трубопровода, равными (i arc ctg(0,65-ni) ; cL(j arc ctg(0,3t-m) , где ot - угол для близлежащей к оси трубопровода пары каналов; oL - угол для удаленной пары каналов I т - аелое число, одинаковое для всех каналов, в пределах от 1 до 5. На чертеже схематически представлен преобразователь. Преобразователь содержит трубопровод 1, акустические головки 2 близлежащего и 3 удаленного от оси трубопровода каналов. Устройство работает следующим образом, Пары акустических головок каждого Канала попеременно работают или на . излучение, или на прием, подключаясь при этом или к входу генератора возбуждающих импульсов, или к входу УСи лителя принятых сигналов. В промежуточном преобразователе каким-либо способом выделяются сигналы, пропорциональные среднему значению локальной скорости потока, через которые затем определяется величина расхода. Использование преобразователей расхода с несколькими акустическими каналами позволяет численным рированием определить величину расхода. Наиболее точные измерения расхода возможны в расходомерах, в которых размещение акустических головок преобразователя осуществлено при использовании метода Гаусса; и W(e.),0) ( J где D - диаметр канала преобразователя;d - угол наклона осей акустических каналов; (Ь - весовой коэффициент; Ij - длина канала; i - номер канала; п - количество каналов; V(l-) - закон распределения скороетей потока вдоль оси 1-го канала. При этом оси пар акустических каналов параллельны между собой и расположены на одной плоскости, находящейся под определенным углом oiк оси трубопровода, а расстояния осе акустических каналов от оси трубопровода соответствуют ординатам формулы численного интегрирования по Гауссу. Согласно результатам анализа данного способа измерения оптимальное количество каналов равняется четырем, так как дальнейшее увеличение их количества не дает существенного повышения точности измерения. Для четырех акустических каналов оси каналов будут располагаться симметрично относительно оси трубопровода, а расстояния между симметричными каналами равняются соответственно О.З и 0,86 внутреннего диаметра трубопровода. При отличии угла наклона отдельных пар каналов выражение ( 1) принимает вид: . V(g,.)de.W Как видно из выра)хения {2 ), для исключения из расчетов весовых коэффициентов необходимо величину угла oL- канала выбирать из условия: f.tgriL4 1,(3) т.е. arc ctg fJ, г тогда выражение {2) примет вид 1,(5-DC 5(«i)ae. (4) о Значение весовых коэффициентов /Ь определяются по справочным данным по методам численного интегрирования. Например, для четырехканального первичного преобразователя значение весовых коэффициентов равняется 0,65 д/1я близлежащих каналов и 0,3 для другой пары каналов. Таким образом, в предлагаемом преобразователе оси каждой пары акустических каналов, симметричных относительно оси трубопровода ( находящихся на одинаковом расстоянии от него, располагаются на отдельной плоскости. Каждая плоскость находится под определенным углом к оси трубопровода, равными arc ctg m f,.. Так как весовые коэф- . фициенты меньше 1,0(), величина угла наклона акустических каналов получается di . Это приводит к уменьшению чувствительности расходомера, а также к уменьшению точности измерения, обусловленного уменьшением длины акустической базы